JP7022568B2

JP7022568B2 - 導管及び給湯システム

Info

Publication number: JP7022568B2
Application number: JP2017217744A
Authority: JP
Inventors: 昌輝菅谷; 貴則永野; 洋直松永; 剛英長谷川; 泰英佐藤; 清美金本; 裕一川村; 翔平松田
Original assignee: Noritz Corp; Mirai Kogyo KK
Current assignee: Noritz Corp; Mirai Kogyo KK
Priority date: 2017-01-24
Filing date: 2017-11-10
Publication date: 2022-02-18
Anticipated expiration: 2037-11-10
Also published as: US20180209645A1; JP2018119674A; US10605453B2

Description

本発明は、機器等に接続され、気体を運搬するための導管、及び、該導管が配管された給湯システムに関する。

例えば、建物の屋内に配置された給湯器の排気口から排出される高温ガスを屋外に導くべく、給湯器の排気口に長尺且つ可撓性の合成樹脂の導管が接続される。従来の合成樹脂製の波付き導管は、凹部及び凸部が交互に長尺方向に連続する蛇腹形状を有し、自在に屈曲可能である。このような合成樹脂製の導管は、真空成形工程やブロー成形工程などにより形成され、柔軟性、軽量性を有する。

給湯システムの例は、米国特許文献ＵＳ２０１６／６０８７３Ａ１に開示されている。特には、導管の一端が給湯器の排気口に接続される。該導管は屋内で延在し、屈曲しつつ配管される。建物には、その外壁又は屋根を貫通し、外部と連通する排気トップ（ディフューザ）が設けられている。そして、導管の他端がこの排気トップに接続される。すなわち、屋内で屈曲するように配管された導管が、給湯器からの排気ガスを運搬して排気トップへと導き、排気トップを介して排気ガスを外気に放出する。そして、導管を保護するための外管が、導管を内挿するように排気トップと給湯器との間に配置される。一般的に、外管は、アルミニウム合金やスチールなどを含む直状の金属筒で構成される。導管の経路に沿って外管が屈折するように、複数の直状の金属筒がビスで連結される。ビスのヘッドが金属筒の外面側に位置するように、ビスが金属筒を貫通する。その結果、ビスの鋭利な先端が、金属筒の内面から内方に突出する。

米国特許文献ＵＳ２０１６／６０８７３Ａ１

給湯システムは、給湯器とディフューザとの間に屈折した外管が配置され、その外管の中に導管が挿通されるように、構築される。導管は、外管の一端の開口から内部に導入される。導管が外管の内部を通過する際、外管の内面に突出したビス先端が導管の外面に当接し得る。このような導管外面とビスとの接触によって、導管の外面は傷つき易い。特には、導管の凸部のエッジがビスの鋭利な先端によって傷ついて、導管に穴が簡単に形成される。穴の存在により導管から気体が外に漏れるという不具合が存在する。あるいは、導管に穴が発見されると、導管は新たに交換されなければならない。上記課題を解決するために、本発明は、ビスによる引っ掻きに対する高い耐性を有する導管を提供する。

本発明の一実施形態の導管は、
内面及び外面を有し、長尺方向に凹部及び凸部が交互に連続して屈曲可能な合成樹脂製の導管であって、
長尺方向に第１幅で延びる外方壁部と、
前記外方壁部の径方向内方に位置し、長尺方向に第２幅で延びる内方壁部と、
前記外方壁部及び前記内方壁部が長尺方向に交互に連続するように、前記外方壁部と前記内方壁部とを連結する側壁部と、を備え、
前記外方壁部は、長尺方向の両端において半径方向に前記外面から突出する突出部を有することを特徴とする。

本発明の一実施形態の導管によれば、外方壁部の外面には、長尺方向の両端において半径方向に突出する突出部が設けられている。つまり、外方壁部の長尺方向の両エッジにおいて、壁部が肉厚となっている。それ故、ビスが内部に突出する外管の内部に導管を導入するときに、ビス先端に導管の外方壁部の両エッジが接触したとしても、エッジ付近の壁部が肉厚になることから、導管に穴が形成されることが抑えられる。また、外管の内部に導管を送り込むときに、外管の内面と導管の突出部とが接触する。このように導管と外管との接触面積が比較的小さくなるので、導管を外管に送り込むときに生じる抵抗が軽減される。

本発明のいくつかの実施形態の導管では、内方壁部は外面に隆起部を有してもよい。隆起部は、実質的な凹部の深さを小さくする。その結果、ビスが凹部に入り込んで引っ掛かることが防止される。また、隆起部は、縦断面形状において径方向外方に先細りした略台形状を有してもよい。さらに、隆起部と側壁部との間にビスの先端が嵌まり込む隙間を形成しないように、隆起部は側壁部に隣接して形成されてもよい。そして、隣接する側壁部間にビスの先端が嵌まり込むことを防ぐように、内方壁部の第２幅が外方壁部の第１幅よりも大きくてもよい。

本発明のいくつかの実施形態の導管では、ｈ１が前記側壁部まで高さであり、ｈ２が前記突出部の高さであり、ｈ３が前記隆起部の高さであり、ｔが外方壁部１０１の中央における厚みであるとして定義される。［ｈ１－ｔ］が約２．２ｍｍ以下であってもよい。これにより、導管は、適度なフレキシブル性を有し得る。また、［ｈ１＋ｈ２－ｈ３］が約２．３ｍｍ以下であってもよい。これにより、外管の内方に約１０ｍｍで突出したビスが導管の外面を引っ掻いたときに、ビスが凹部に引っ掛かることが抑えられる。さらに、ｈ２が０．１ｍｍ以上であってもよい。これにより、外方壁部の両エッジの厚みが増し、ビスによる引っ掻きに対する導管の耐性が増加する。

本発明の他の特徴及び態様は、例示の目的で添付図面と併せて、様々な実施例に従った特徴に関する以下の詳細な説明から明らかにされる。

図１は、本発明の一実施形態に従った、給湯システムの概略図である。図２は、本発明の一実施形態に従った、給湯システムの部分拡大図である。図３は、本発明の一実施形態に従った給湯システムを構築する方法において、外管に導管を導入する工程を示す概略図である。図４は、本発明の一実施形態に従った給湯システムを構築する方法において、外管に導管を導入する工程を示す概略図である。図５は、本発明の一実施形態に従った、導管の側面図である。図６は、図５の導管の正面図である。図７は、図５のＡ－Ａ断面図である。図８は、図７の導管の部分拡大図である。図９は、本発明の一実施形態に従った実施例の導管の外管への導入試験の結果を示す写真である。図１０は、比較例の導管の外管への導入試験の結果を示す写真である。

本実施形態の導管１００は、屋内に配管されて、屋内に配置された給湯器１１からの排気を屋外へと導く用途に用いられる。導管１００は、給湯器１１から排気トップ１３へと屈曲するように配管される。

図１は、給湯システム１０の概略図である。図１に示すように、給湯システム１０は、建物の内部に構築されている。給湯システム１０は、建物の床に設置された給湯器１１と、屋外に排気するための排気トップ１３と、給湯器１１と排気トップ１３との間に配置された外管１５と、外管１５の内方で給湯器１１と排気トップ１３とに接続された導管１００と、を備える。給湯システム１０では、導管１００の一端が給湯器１１の排気口に接続されている。導管１００の他端が、屋根の煙突に形成された排気トップ１３に接続されている。そして、外管１５及び導管１００が屋内で屈折して配設されている。すなわち、給湯システム１０では、導管１００を介して、給湯器１１の高温の排気が屋外に排出される。また、外管１５が導管１００をカバーして保護している。なお、外管１５は給湯器１１と離れた位置から排気トップ１３まで配設されてもよい。

導管１００が可撓性の合成樹脂製の波付管であるのに対し、外管１５は金属製の硬質な筒体からなる。外管１５は、複数の直筒１６がエルボ１７を介して連結されることにより、屈折した形状で配管される。図２は、給湯システム１０のエルボ１７近傍の部分拡大図である。図２に示すように、１本のビス１８によって長尺の直筒１６がエルボ１７に結合される。本システム１０では、４５度で屈折したエルボ１７が２箇所に配置されている。ビス１８は、各エルボ１７の下側部分で、カーブの内側ではなく外側の壁部に取り付けられている。なぜなら、設置後の給湯システム１０において、導管１００は、カーブの外側よりもカーブの内側へと移動し易いからである。ビス１８のヘッドがエルボ１７の外側に位置し、ビス１８の鋭利な先端が直筒１６の内部に突出するように、ビス１８が直筒１６の外壁及びエルボ１７の外壁を貫通している。図２に示すように、構築された給湯システム１０では、導管１００は、ビス１８を避けるように、外管１５内部に屈曲して配管されている。

給湯システム１０は、外管１５の端部から導管１００を挿入し、導管１００を外管１５内部に送り込むことによって構築される。より詳細には、外管１５の開口から導入された導管１００が送り込まれるにつれて、導管１００の先端が外管１５内部を進行する。直筒１６内では、導管１００は直線的に進行する。次いで、図３に示すように、導管１００はエルボ１７に到達し、導管１００の先端がエルボ１７の傾斜面に当接する。そのまま導管１００が押し込まれると、導管１００がエルボ１７の傾斜面に沿って屈曲する。このとき、導管１００は、外管１５のカーブの外側へと膨らむように屈曲する。その結果、図４に示すように、ビス１８先端と導管１００外面とが接触する。そして、ビス１８先端が導管１００外面に接触した状態で、導管１００が送り込まれると、導管１００外面に傷が生じる。特には、導管１００の凸部のコーナーがビス１８先端に接触して傷付きやすい。

本発明の導管１００は、ビス１８先端が外面を引っ掻いたときに、外面に傷が付いても、穴が形成されないように構成されている。また、導管１００は、ビス１８が外面の凹部に引っ掛かることがないように構成されている。

図５乃至図８を参照して、本発明の一実施形態の導管１００の構成を説明する。図５は、導管１００の概略側面図である。図６は、導管１００の正面図である。図７は、導管１００のＡ－Ａ断面図である。図８は、導管１００の部分拡大断面図である。

本実施形態の導管１００は、合成樹脂からなる長尺の蛇腹状の可撓管である。導管１００は、円形の横断面を有する。導管１００は、内面及び外面を有し、長尺方向に凹部及び凸部が交互に連続して屈曲可能に構成されている。導管１００は、蛇腹の凸面を構成する外方壁部１０１と、蛇腹の凹面を構成する内方壁部１０３とを備える。横断面視において、外方壁部１０１は大径の環状体であり、内方壁部１０３は小径の環状体である。そして、外方壁部１０１の端部と内方壁部１０３の端部とが、導管１００の径方向に延びる側壁部１０５によって連結されている。その結果、外方壁部１０１及び内方壁部１０３が側壁部１０５を介して長尺方向に交互に連続している。なお、本実施形態の導管は、（難燃）ポリプロピレン、（難燃）ポリエチレン等の樹脂材料から成形可能である。

図８に示すように、外方壁部１０１は、長尺方向に所定の第１幅ｗ_１で延びている。この第１幅ｗ_１は、導管１００の外面における外方壁部１０１の幅である。また、外方壁部１０１は、中央において厚みｔを有する。内方壁部１０３は、外方壁部１０１の径方向内方に位置し、長尺方向に所定の第２幅ｗ_２で延びている。この第２幅ｗ_２は、導管１００の外面における内方壁部１０３の幅である。第２幅ｗ_２は第１幅ｗ_１よりも大きい。そして、側壁部１０５は、内方壁部１０３外面から外方壁部１０１外面まで高さｈ_１を有する。外方壁部１０１、内方壁部１０３及び側壁部１０５は、ピッチｗ_ｐで長尺方向に交互に連続している。

外方壁部１０１の外面には、長尺方向の両端において、一対の突出部１０２が形成されている。各突出部１０２は、外方壁部１０１外面からその頂部まで高さｈ_２を有する。そして、一対の突出部１０２は、第３幅ｗ_３で離隔している。つまり、外方壁部１０１の隆起していない部分は、第３幅ｗ_３を有する。結果として、外方壁部１０１は、相対的に肉厚な両エッジを有する。また、各突出部１０２のエッジは湾曲している。なお、導管１００の外径Ｄは、導管１００の突出部１０２の外面における径として定義される。

内方壁部１０３の外面には、隆起部１０７が隆起形成されている。隆起部１０７の高さｈ_３は側壁部１０５の高さｈ_１よりも小さい。隆起部１０７は、導管１００外周に沿って円環状に延在する。隆起部１０７は、図８に示すように、縦断面形状において径方向外方に先細りした略台形形状を有している。略台形状の隆起部１０７は、内方壁部１０３の外方側に位置する上底部と、内方壁部１０３に一体的に結合された下底部と、を備える。つまり、下底部と上底部との間の距離が隆起部１０７の高さｈ_３に相当する。上底部は、長尺方向に幅ｗ_４を有する。本実施形態では、上底部の幅ｗ_４は、内方壁部１０３の第２幅ｗ_２の約１／２～２／３である。隆起部１０７の下底部の両側端は、内方壁部１０３外面の両端に位置している。つまり、図８において、隆起部１０７の下底部の幅が内方壁部１０３の第２幅ｗ_２と等しい。また、導管１００外面におけるプロファイルが漸次的に変化している。内方壁部１０３外面では、両側壁部１０５に隣接して隆起部１０７の傾斜面が形成され、略中央で平坦面が形成されている。隆起部１０７と側壁部１０５との間には、Ｖ字又は楔形状の隙間が形成されている。

また、導管１００の外面が比較的直線的に形成されているのに対し、導管１００の内面は、外面と比べて若干丸みを帯びている。つまり、内方壁部１０３の内面は、緩やかに湾曲した凸曲面を定める。これは、導管１００の成形工程（真空成形等）に起因するものである。本実施形態では、内方壁部１０３の外面に隆起部１０７を設けるように設計したことにより、内方壁部１０３の内面の内方への膨出が比較的抑えられている。内方壁部１０３の平坦に近い内面プロファイルは、ホースの内面全体により滑らかな外観を与え、ホース内部の空気抵抗が削減されることに寄与する。結果として、排気における圧力損失が軽減する。

該内方壁部１０３は全体的に肉厚に形成されているが、内方壁部１０３（又は隆起部１０７）両端の地点が最も肉薄である。そして、外方壁部１０１を隔てて対向する側壁部１０５の内面間の距離が導管１００の径方向内側につれて狭くなるように、側壁部１０５内面が傾斜している。つまり、側壁部１０５は、外方壁部１０１側で肉薄であり、内方壁部１０３側で肉厚である。

導管１００が曲がる際、内方壁部１０３両端の最も肉薄の部分、及び、側壁部１０５外方の最も肉薄の部分が撓み変形し易い。これに対し、比較的肉厚な外方壁部１０１及び内方壁部１０３が屈折しにくい。すなわち、導管１００を曲げた際、肉薄部分が優先的に曲がることにより、内方壁部１０３自体が屈折することが抑えられる。

本実施形態の導管１００の寸法において、［ｈ_１－ｔ］が導管１００のフレキシブル性に影響する。適度なフレキシブル性を確保するために、好ましくは、［ｈ_１－ｔ］は、ピッチｗ_Ｐの４５％以下である。あるいは、外管１５からの内部へのビス１８の突出量を１０ｍｍと想定した場合、好ましくは、［ｈ_１－ｔ］は、約１．８ｍｍ以上であり、且つ約２．２ｍｍ以下である。また、［ｈ_１＋ｈ_２－ｈ_３］が、導管１００の凹部へのビス１８の食い込み易さに影響する。好ましくは、［ｈ_１＋ｈ_２－ｈ_３］は、ビス１８が凹部に引っ掛かることを防止するように、ピッチｗ_Ｐの４６％以下である。あるいは、外管１５からの内部へのビス１８の突出量を１０ｍｍと想定した場合、好ましくは、［ｈ_１＋ｈ_２－ｈ_３］は、約２．３ｍｍ以下である。ただし、フレキシブル性への影響を踏まえると、［ｈ_１＋ｈ_２－ｈ_３］は、約２．０ｍｍ以上であることが好ましい。そして、ｈ_２が、導管１００とビス１８とが擦れたときの導管１００の耐久性に影響する。外管１５からの内部へのビス１８の突出量を約１０ｍｍと想定した場合、導管１００外面に穴が形成される可能性を軽減するように、好ましくは、ｈ_２は０．１ｍｍ以上である。しかしながら、導管１００の外径増大又は突出部１０２の突出に伴う導管１００の取り扱い性への影響を踏まえると、ｈ_２は、好ましくは約０．６ｍｍ以下であり、より好ましくは、約０．４ｍｍ以下である。

次に、導管１００の実施例が説明される。本実施例の導管１００は、一般的な真空成形工程を経て製造された。真空成形工程では、加熱軟化したシート状の樹脂材料が型の周囲に配置され、材料と型の間の空間が真空引きされて、材料が型に密着される。その結果、合成樹脂製の導管が成形された。

本実施例の導管１００は、例えば、以下の寸法を有する。
・ｗ_１＝２．２ｍｍ
・ｗ_２＝２．８ｍｍ
・ｗ_３＝０．９ｍｍ
・ｗ_４＝１．３ｍｍ
・ｗ_Ｐ＝５．０ｍｍ
・ｈ_１＝２．７ｍｍ
・ｈ_２＝０．２ｍｍ
・ｈ_３＝０．７ｍｍ
・ｔ＝０．８ｍｍ
・Ｄ＝５６．４ｍｍ

導管１００は、ビス１８の突出量約１０ｍｍとの想定の下で設計された。この実施例では、以下の要件を満たす。
ｈ_１－ｔ＝１．９ｍｍ＜２．２ｍｍ
ｈ_１＋ｈ_２－ｈ_３＝２．２ｍｍ＜２．３ｍｍ
ｈ_２＝０．２ｍｍ＞０．１ｍｍ

本実施例の導管１００を対象として、ビスによる引っ掻きに対する耐性試験が行われた。試験は、導管１００を屈折した外管１５に導入することによって行われた。具体的には、図１，２のように配管された（２箇所の４５°のエルボ１７及び２本のビス１８を有する）外管１５に対して、直進方向の比較的強い力（０．３６ｋｇ／ｍ）で導管１００を押し込み、その後、導管１００の外観を観察した。また、ビス１８の外管１５内面への突出量は１０ｍｍである。また、外管１５の内径は７６．２ｍｍ（３インチ）である。比較例として、突出部を形成しない導管を用いた。比較例の導管は、突出部を有しないことを除いて、本実施例の導管と寸法形状は同じである。

図９は、試験後の本実施例の導管１００の外観の写真である。図９に示すように、導管１００の凸部に傷が付いているものの、穴が形成されていないことが分かる。図１０は、比較例の導管の写真である。図１０に示すように、導管の外面に傷が付いていると同時に、その傷の中で複数の穴が形成されている。同様の試験を何度も行ったが、同様の結果が得られた。

すなわち、本発明の導管は、外面がビスによって引っ掻かれたときに穴が形成され難いという利点を有する。その結果、本発明は、ビスによる引っ掻きに対する高い耐性を有する導管を提供する。

本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の実施形態や変形例を取り得る。

本発明の導管は、上記用途に限定されることはなく、当業者であれば、種々の用途に用いることができる。例えば、本発明の導管は、換気用の配管やエアコンの配管等の用途に用いられてもよい。

本発明の導管は、上記実施形態の形状寸法に限定されない。すなわち、実施例の形状寸法は例示を目的としたものであり、当業者は、本発明の技術範囲から逸脱することなく、任意にその形状寸法を変更可能である。例えば、導管は、楕円形、長円形、多角形の横断面形状を有していてもよい。

本発明は上述した実施形態や変形例に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限りにおいて種々の態様で実施しうるものである。

１０給湯システム
１１給湯器
１３排気トップ
１５外管
１７エルボ
１８ビス
１００導管
１０１外方壁部
１０２突出部
１０３内方壁部
１０５側壁部
１０７隆起部

Claims

内面及び外面を有し、長尺方向に凹部及び凸部が交互に連続して屈曲可能な合成樹脂製の導管であって、
長尺方向に第１幅で延びる外方壁部と、
前記外方壁部の径方向内方に位置し、長尺方向に第２幅で延びる内方壁部と、
前記外方壁部及び前記内方壁部が長尺方向に交互に連続するように、前記外方壁部と前記内方壁部とを連結する側壁部と、を備え、
前記外方壁部は、長尺方向の両端において、中央部分より相対的に肉厚となる壁部を形成するように半径方向に前記外面から突出する突出部を有し、
前記内方壁部の外面には、中実の隆起部が前記側壁部に隣接して形成され、前記隆起部は、縦断面形状において径方向外方に先細りした略台形状を有することを特徴とする導管。
前記第２幅が前記第１幅よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の導管。
ｈ_１が前記側壁部の高さであり、ｔが前記外方壁部の中央における厚みであり、［ｈ_１－ｔ］が約２．２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の導管。
ｈ_１が前記側壁部の高さであり、ｈ_２が前記突出部の高さであり、ｈ_３が前記隆起部の高さであり、［ｈ_１＋ｈ_２－ｈ_３］が約２．３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の導管。
前記突出部の高さｈ_２が０．１ｍｍ～０．６ｍｍであることを特徴とする請求項４に記載の導管。
建物の屋内に設置され、排気口を有する給湯器と、
前記建物の壁又は屋根に形成された排気トップと、
前記給湯器と前記排気トップとの間に配置される外管と、
前記外管の内部に配管され、前記排気口と前記排気トップとを接続する合成樹脂製の導管と、
を備える給湯装置であって、
前記導管は、内面及び外面を有し、長尺方向に凹部及び凸部が交互に連続して屈曲可能であり、
前記導管は、
長尺方向に第１幅で延びる外方壁部と、
前記外方壁部の径方向内方に位置し、長尺方向に第２幅で延びる内方壁部と、
前記外方壁部及び前記内方壁部が長尺方向に交互に連続するように、前記外方壁部と前記内方壁部とを連結する側壁部と、を備え、
前記外方壁部は、長尺方向の両端において、中央部分より相対的に肉厚となる壁部を形成するように半径方向に前記外面から突出する突出部を有し、
前記内方壁部の外面には、中実の隆起部が前記側壁部に隣接して形成され、前記隆起部は、縦断面形状において径方向外方に先細りした略台形状を有することを特徴とする給湯装置。